搜索
－1－桂林航天工业学院课程设计报告系（部）：汽车工程系专业班级：学生姓名：学号：设计题目：完成日期年月日指导教师评语：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）：指导教师（签字）：_____________________－2－摘要汽车的发动机冷却液具有冷却、防腐蚀、防垢和防冻四大功能，是发动机正常运转不可缺少的散热介质。水温高分很多种，各种不同现象会带来不同影响。最严重的水温高会带来发动机报废，需更换新发动机才能解决问题。一般水温高会导致油耗增加、水箱爆裂、水管爆裂、发动机中各金属元件膨胀带来磨损、发动机冲床、供油系统与尾气排放超表等许许多多不利的影响。所以冷却液的温度需要实时监测并显示，这是很重要的，影响力汽车的行驶各方各面。这次是对冷却液的温度监测，使用单片机加传感器来监测。由于使用环境比较复杂，要求实时监测，并且监测温度要求100多度。所以使用18b20来监测，各个方面上这个传感器监测比较快速，反应速度快，而且只需要接一条线就可以监测。关键词：温度检测、单片机、传感器－3－目录引言（四号黑体）…………………………………………………………11（空两格）（四号黑体）……………………………………………………31.1（空一格）（小四号黑体）……………………………………………………………31.1.1（不用空格）(楷体小四号)…………………………………………………………65结论（四号黑体）……………………………………………………34参考文献（四号黑体）……………………………………………………35附录（四号黑体）…………………………………………………………36－4－1设计内容设计题目：汽车冷却液温度测量电路设计能在液体内工作并测试0-128度的温度。并且实时检查温度显示在数码管上。2.设计要求学生姓名课程名称汽车单片机应用技术课程设计专业班级地点起止时间设计内容以单片机为主控制芯片，设计一个温度测量电路，实现对汽车冷却液温度的测量。设计参数实现对冷却液温度的实时测量，并在数码管上显示出来。设计进度1.电子产品总体设计技能实训（5学时）2.电子产品单元电路设计技能实训（5学时）3.总体电路仿真调试实训（5学时）4.印制电路设计与制作技能实训（5学时）5.电子产品总体电路装配与性能指标测试技能实训（10学时）设计成果1.利用proteus软件完成电路原理图的设计2.利用Keil软件里编写应的控制程序，并与proteus实现联调3.完成汽车冷却液温度测量电路PCB板设计与组装，下载程序，实现相应功能参考资料[1]陈忠平.51单片机C语言程序设计经典实例[M].北京：电子工业出版社，2012[2]曹家喆.汽车电子控制基础[M].北京：机械工业出版社，2007[3]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计.北京：人民邮电出版社，2012说明1．本表应在每次实施前由指导教师填写一式2份，审批后所在系（部）和指导教师各留1份。2．多名学生共用一题的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。3．若填写内容较多可另纸附后。－5－3.设计进度3.1系统硬件设计3.1.1单片机主控模块设计方案采用AT89C51八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。3.1.2温度采集模块设计采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0~100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。最大特点之一就是直接采用温度芯片对温度进行测量，使数据传输和处理简单化。TO-92封装的DS18B20的引脚排列见图示，其引脚功能描述见下：(1)GND地信号；(2)DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；(3)VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DS18B20的测温原理,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法－6－计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到０时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。3.1.3液晶显示模块设计7段LED数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示0~9等10个数字和小数点，使用非常广泛。这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED－7－的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的A~DP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字3.1.4系统整体模块设计从最小的系统带上ds18B20与显示系统，选用四位数码管，由于只有12针脚却要显示32个灯，所以需要在极短的时间内连续闪烁，－8－通过极快的速度的顺序闪烁达到人眼看到的一直显示，眼睛在极快的闪烁时时无法发现的。Ds18b20可以直接使用，只需要接一个到单片机就可以使用，而且不需要单片机供电，可以外接一个电源给它，同时在电路板上做出一个电源输入的位置。3.2系统软件设计3.2.1程序设计流程图18B20的程序由时序表编写。并在单片机内处理数据，经过程序转换为可读数据读取温度↓转换数据－9－↓显示温度3.2.2程序功能模块说明读取温度是设置18B20芯片，令其工作调查温度并传输给单片机。转换数据是通过单片机的程序把2进制的温度转成十进制并且传输给四位数码管显示温度是单片机通过12个管口输出给数码管显示的过程3.3PCB电路板设计与制作3.3.1PCB原理图设计3.3.2PCB布线图设计－10－3.3.3PCB板制作－11－4设计成果4.1仿真调试－12－使用软件联合调试，程序可行。4.2实物调试－13－5.结论参考文献[1]赵建领.51单片机开发与应用技术详解.电子工业出版社，2009.1[2]陈家瑞.汽车构造（上册）.机械工业出版社，2009.2[3]林立.单片机原理及应用.电子工业出版社，2013.1[4]谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计(第二版).清华大学出版社.2009[5]何力民.单片机高级教.北京航空大学出版社，2000[6]金发庆.传感器技术与应用.北京机械工业出版社，2002[7]楼然苗.单片机课程设计指导.北京航空航天大学出版社，2007[8]汪桂平.新编单片机原理及应用.机械工业出版社.2009[9]程国钢.51单片机应用开发案例手册.电子工业出版社.2011[10]彭伟.单片机c语言程序设计实训北京航天航空.大学出版社.2010附录元器件清单四位数码管1电容230uf－14－极性电容11uf排阻1电阻2220*1，10k*1晶振1AT89C511按键1DS18B201PROTEUS仿真图PROTEL电路原理图－15－PCB布线图完整C语言程序加注释）#includereg52.h#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar－16－sbitDQ=P3^6;//温度传感器引脚sbits0=P3^0;//各个位码对应的端口sbits1=P3^1;sbits2=P3^2;sbits3=P3^3;charmark=0;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};voiddelay_1ms(uintz)/*************************延时程序**********************/{uintx,y;for(x=z;x0;x--)for(y=110;y0;y--);}voiddelay(uintt){while(t--);－17－}/*****************************************************//********************DS18b20的初始化程序******************/voidinit_DS18b20(){intn;DQ=1;delay(8);DQ=0;delay(80);DQ=1;delay(8);n=DQ;delay(4);}ucharread_byte(){uchari,value;for(i=0;i8;i++){－18－DQ=0;value=1;DQ=1;if(DQ)value|=0x80;delay(4);}return(value);}voidwrite_byte(uchardat){chari;for(i=0;i8;i++){DQ=0;DQ=dat&0x01;delay(4);DQ=1;dat=1;}delay(4);}－19－ucharread_temp(){uchara,b;init_DS18b20();write_byte(0xcc);//跳过ROMwrite_byte(0x44);//启动温度测量delay(300);init_DS18b20();write_byte(0xcc);//跳过ROMwrite_byte(0xbe);a=read_byte();b=read_byte();b=4;b+=(a&0xf0)4;return(b);}/*****************************************************/voiddisplay(uchartempe)//在数码管上显示摄氏温度或数据tempe{s0=0;P2=0x00;delay_1ms(2);－20－P2=table[tempe%100/10];s3=0;s2=0;s1=1;delay_1ms(5);P2=0x00;delay_1ms(2);P2=table[tempe/100];s3=1;s2=0;s1=0;delay_1ms(5);P2=0x00;delay_1ms(2);P2=table[tempe%100%10];s3=0;s2=1;s1=0;delay_1ms(5);}voidmain(void)//{－21－while(1)//{read_temp();display();}}